ES2269059T3 - PROCEDURE FOR THE NON-CONTACT MEASUREMENT OF THE FLAT METAL BANDS OF PHERROMAGNETIC MATERIALS. - Google Patents
PROCEDURE FOR THE NON-CONTACT MEASUREMENT OF THE FLAT METAL BANDS OF PHERROMAGNETIC MATERIALS. Download PDFInfo
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Abstract
Description
Procedimiento para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas de materiales ferromagnéticos.Procedure for non-contact measurement of the flatness of metal bands of ferromagnetic materials.
La invención se refiere a un procedimiento para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas de materiales ferromagnéticos.The invention relates to a method for Non-contact measurement of the flatness of metal bands ferromagnetic materials.
Se conocen procedimientos para la medición de la planeidad de bandas metálicas, de acuerdo con los cuales se lleva a cabo en la práctica una medición indirecta de la planeidad de la banda a través de la medición de la distribución de la tensión de la banda sobre la anchura de la banda con la ayuda de rodillos de medición de la planeidad. La distribución de la tensión de la banda permite en este caso sacar conclusiones sobre la planeidad de la banda.Procedures are known for measuring the flatness of metal bands, according to which it takes in practice an indirect measurement of the flatness of the band through measuring the voltage distribution of the band over the width of the band with the help of rollers flatness measurement. The band tension distribution allows in this case to draw conclusions about the flatness of the band.
Independientemente de ello, se conoce una medición directa de la planeidad de la banda en bandas metálicas en el estado inactivo y, por lo tanto, en el estado descargado de tracción.Regardless of that, a direct measurement of the flatness of the band in metal bands in the inactive state and, therefore, in the downloaded state of traction.
De acuerdo con una solicitud de patente más antigua de la Firma solicitante, que no pertenece todavía al estado de la técnica conocido anteriormente, para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas se conectan, en el curso de la pasada de líneas de proceso de la banda o de trenes de laminación en frío en la banda metálica pasante, ondas longitudinales y/u ondas transversales en el transcurso de una impulsión de ultrasonido y se miden los tiempos de propagación de las ondas longitudinales y/o de las ondas transversales. Con la ayuda de las modificaciones de las velocidades acústicas de las ondas longitudinales y/o de las ondas transversales se detecta al menos la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal de las tensiones longitudinales integradas sobre el espesor de la banda. Entonces a partir de la distribución de la tensión se calculan la distribución de la tensión propia residual longitudinal correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ellos en la banda metálica respectiva (ver DE-19911548).According to one more patent application old of the requesting Firm, which does not yet belong to the state of the prior art, for contactless measurement of the flatness of metal bands are connected, in the course of the past process lines of the belt or rolling mills in cold in the passing metal band, longitudinal waves and / or waves transverse in the course of an ultrasound drive and it measure the propagation times of the longitudinal waves and / or of the transverse waves. With the help of the modifications of the acoustic velocities of longitudinal waves and / or waves at least the voltage distribution is detected longitudinal and / or transverse longitudinal tensions integrated over the thickness of the band. Then from the voltage distribution are calculated the distribution of the corresponding longitudinal residual proper stress and faults of flatness resulting from them in the respective metal band (see DE-19911548).
La invención tiene el cometido de crear un procedimiento para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas de materiales ferromagnéticos, que posibilita, por decirlo así, en-línea una medición fiable y exacta de la planeidad de una manera de coste favorable y economizadora de espacio con facilidad y rapidez.The invention has the task of creating a procedure for non-contact measurement of the flatness of metal bands of ferromagnetic materials, which enables, by To put it that way, a reliable and accurate measurement online of flatness in a favorable and cost-effective way of Space easily and quickly.
Este problema técnico se soluciona con el objeto de la invención de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1.This technical problem is solved with the object of the invention of a method according to claim one.
La permeabilidad de la superposición se obtiene incluso con modificaciones pequeñas del campo magnético aplicado y se modifica de una manera típica con el campo magnético aplicado. El máximo \mu_{\Delta max} de la curva de la permeabilidad de superposición modificada, el valor H_{c}_{\mu} respectivo de la intensidad del campo magnético tangencial y el ensanchamiento de la curva de modificación con diferente \DeltaH\mu son aquí las variables de medición electromagnéticas. Adicionalmente, el campo magnético introducido a través de la interacción con el material de la banda experimenta desviaciones con respecto al desarrollo de tiempo en primer lugar de forma sinusoidal. Estas desviaciones se determinan por medio de un análisis de Fourier de la señal de tiempo. Las variables de medición electromagnéticas que resultan de ello son el factor de distorsión no lineal K y la intensidad de campo coercitivo H_{co} (ver EP 0 365 622). En ambos casos, estas variables de medición y sus modificaciones representan una función de las tensiones mecánicas. A través de la combinación de varias de estas variables de medición electromagnéticas se lleva a cabo la medición sin contacto de la planeidad, que se basa en un procedimiento electromagnético, de una manera sorprendente independientemente de los diferentes materiales ferromagnéticos. Esto se aplica especialmente con relación a la estructura de la textura y al límite de estiramiento y a la resistencia a la tracción de los materiales en cuestión. Además, debe sorprender que en el caso de utilización de varias variables de medición electromagnéticas para la determinación de las tensiones propias residuales longitudinales, la sensibilidad frente a las modificaciones del intersticio de aire entre el o los dispositivos de medición y la banda de metal pasante es sólo mínima y se puede pasar por alto. En su lugar, se consigue una alta exactitud de la medición y una manifestación totalmente definida sobre faltas de planeidad, dado el caso, existentes. A ello hay que añadir que la medición sin contacto de la planeidad de acuerdo con las enseñanzas de la invención se puede realizar con una exactitud suficiente hasta temperaturas de 500ºC.The permeability of the overlay is obtained even with small modifications of the applied magnetic field and It is modified in a typical way with the applied magnetic field. He maximum [mu] max of the permeability curve of modified overlay, the respective H_ {c} {mu} value of the intensity of the tangential magnetic field and the widening of the modification curve with different \ DeltaH \ mu are here the electromagnetic measurement variables. Additionally, the field magnetic introduced through the interaction with the material of the band experiences deviations from the development of First time sinusoidal. These deviations are determined by means of a Fourier analysis of the signal of weather. The electromagnetic measurement variables that result from this is the nonlinear distortion factor K and the intensity of coercive field H_ {co} (see EP 0 365 622). In both cases, you are measurement variables and their modifications represent a function of mechanical stresses. Through the combination of several of these electromagnetic measurement variables is carried out the contactless measurement of flatness, which is based on a electromagnetic procedure, in a surprising way regardless of the different ferromagnetic materials. This applies especially in relation to the structure of the texture and stretch limit and tensile strength of the materials in question. In addition, it should be surprising that in the use case of several measurement variables electromagnetic for the determination of own voltages Longitudinal residuals, sensitivity to Air gap modifications between the device (s) of measurement and the through metal band is only minimal and can be ignore. Instead, high accuracy of the measurement and a fully defined manifestation of failures of flatness, if necessary, existing. To this we must add that the contactless measurement of flatness according to the teachings of the invention can be carried out with sufficient accuracy up to temperatures of 500ºC.
Otras medidas esenciales de la invención se indican a continuación. Así, por ejemplo, la invención prevé que con la ayuda de las modificaciones de las variables de medición se calcule la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal de las tensiones transversales integradas sobre el espesor de la banda y luego a partir de esta distribución de la tensión se calculen la distribución de la tensión propia transversal y residual correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ello en la banda metálica. Como variables de medición se contemplan aquí de nuevo tanto las variables de medición electromagnéticas, que resulta a partir de la modificación de la permeabilidad de superposición con la intensidad de campo magnético tangencial, como también las variables de medición electromagnéticas, que resultan a partir del análisis de los armónicos de la señal de tiempo de la intensidad de campo magnético tangencial. De acuerdo con la invención, se realizan sobre la anchura de la banda y/o la longitud de la banda entre 80 y 800 mediciones por segundo para el cálculo de las modificaciones de las variables de medición. Además, existe en el marco de la invención la posibilidad de calcular el límite de estiramiento del material respectivo de la banda y la tracción de la banda, por ejemplo alternando con el cálculo de las variables de medición electromagnéticas y de las faltas de planeidad que resultan de ello y, en concreto, con el o bien con los mismos dispositivos. De una manera preferida, las mediciones se realizan sobre el lado superior de la banda y/o sobre el lado inferior de la banda. En este caso, el intersticio de aire entre el o los dispositivos de medición (electroimán y sensor de la intensidad del campo magnético) se puede modificar en función del espesor de la banda. En el marco de la invención, la medición sin contacto de la planeidad llega perfectamente hasta espesores de banda de 5 mm. La magnetización de la banda metálica pasante respectiva para la detección y evaluación de las variables de medición electromagnéticas se puede llevar a cabo transversalmente sobre la anchura de la banda, pero también se puede realizar en varias direcciones diferentes en el plano de la banda, por ejemplo se puede efectuar de una manera estacionaria o transversal en la dirección longitudinal de la banda, en la dirección transversal de la banda y en la dirección diagonal de la banda. Además, la invención recomienda que para la calibración de las tensiones longitudinales, calculadas a través de las variables de medición electromagnéticas, se mide la tracción longitudinal media de la banda a través de un dispositivo de medición de la tracción de la banda separado, por ejemplo un rodillo de medición de la tracción de la banda como valor característico para las tensiones longitudinales.Other essential measures of the invention are indicated below. Thus, for example, the invention provides that with the help of the modifications of the measurement variables calculate the distribution of longitudinal and / or transverse tension of integrated transverse stresses on the thickness of the band and then from this voltage distribution it calculate the distribution of the transverse and residual stress corresponding and the lack of flatness that result from it in The metal band. As measurement variables are contemplated here of again both electromagnetic measurement variables, which results from the modification of the overlapping permeability with the tangential magnetic field strength, as well as the electromagnetic measurement variables, which result from harmonic analysis of the time signal of the intensity of tangential magnetic field. According to the invention, they are made about the width of the band and / or the length of the band between 80 and 800 measurements per second to calculate the modifications of The measurement variables. In addition, it exists within the framework of the invention the possibility of calculating the stretch limit of the respective material of the band and the tension of the band, by example alternating with the calculation of measurement variables electromagnetic and the lack of flatness that result from it and, specifically, with it or with the same devices. Of one preferred way, measurements are made on the upper side of the band and / or on the lower side of the band. In this case, the air gap between the measuring device (s) (electromagnet and magnetic field strength sensor) is You can modify depending on the thickness of the band. Within the invention, the contactless measurement of flatness arrives perfectly up to 5 mm band thicknesses. The magnetization of the respective through metal band for detection and evaluation of the electromagnetic measurement variables can lead to out across the width of the band, but also can perform in several different directions in the plane of the band, for example it can be done in a stationary or transverse in the longitudinal direction of the band, in the transverse direction of the band and in the diagonal direction of the band. In addition, the invention recommends that for the calibration of the longitudinal tensions, calculated through the variables of electromagnetic measurement, longitudinal traction is measured average of the band through a measuring device of the separate belt tension, for example a measuring roller of the tension of the band as characteristic value for the longitudinal tensions.
A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un dibujo que representa solamente un ejemplo de realización. En este caso:The following explains in detail the invention with the help of a drawing representing only one embodiment example. In this case:
La figura 1 muestra un dispositivo para la medición sin contacto de la planeidad en-línea de bandas metálicas en vista lateral esquemática, que se puede utilizar en el procedimiento de acuerdo con la invención.Figure 1 shows a device for contactless measurement of in-line flatness of metal bands in schematic side view, which can be use in the process according to the invention.
La figura 2 muestra el objeto de acuerdo con la figura 1 en una vista desde abajo con electroimanes estacionarios y sensores del espesor del campo magnético.Figure 2 shows the object according to the Figure 1 in a bottom view with stationary electromagnets and sensors of the magnetic field thickness.
La figura 3 muestra una forma de realización modificada del objeto de acuerdo con la figura 1 con un electroimán transversal y un sensor de la intensidad del campo magnético.Figure 3 shows an embodiment modified object according to figure 1 with an electromagnet transverse and a magnetic field intensity sensor.
La figura 4 muestra otra forma de realización modificada del objeto de acuerdo con la figura 1 con varios electroimanes y sensores de la intensidad del campo magnético alineados en diferentes direcciones, que también pueden atravesar.Figure 4 shows another embodiment modified object according to figure 1 with several electromagnets and magnetic field strength sensors aligned in different directions, which can also cross.
La figura 5 muestra un bucle o bien curva de histéresis para la definición de la permeabilidad de la superposición.Figure 5 shows a loop or curve of hysteresis for the definition of the permeability of the overlap.
La figura 6 muestra una curva de modificación de la permeabilidad de la superposición sobre la intensidad del campo magnético tangencial.Figure 6 shows a modification curve of the permeability of the superposition on the field intensity Tangential magnetic
La figura 7 muestra la curva de tiempo de forma sinusoidal del campo magnético introducido para el análisis de armónicos de la señal de tiempo de la intensidad de campo magnético tangencial, yFigure 7 shows the shape time curve sinusoidal magnetic field introduced for the analysis of harmonics of the magnetic field strength time signal tangential, and
Las figuras 8 a 11 muestran la influencia de las tensiones mecánicas, que se pueden utilizar en el procedimiento de acuerdo con la invención, sobre las variables de medición electromagnéticas respectivas.Figures 8 to 11 show the influence of mechanical stresses, which can be used in the process of according to the invention, on the measurement variables respective electromagnetic.
En las figuras se representa un dispositivo, que se puede utilizar en el procedimiento de acuerdo con la invención, para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas 1 de materiales ferromagnéticos en el curso de la palada de líneas de proceso de la banda o de trenes de laminación en frío. En el ejemplo de realización, entre un bastidor de laminado de acabado 2 y un conjunto de rodillos tensores 3 con medición de la tracción de la banda se puede reconocer un electroimán 4, dispuesto debajo de la superficie de la banda metálica pasante 1 a distancia predeterminada de la superficie de la banda, con una bobina de excitación 5 para el control de la curva de histéresis de la banda metálica 1 respectiva y un sensor de la intensidad del campo magnético 6 para la detección de la intensidad del campo magnético tangencial. El sensor de la intensidad del campo magnético 6 está conectado, como se indica solamente, en un circuito de conmutación 7 para la evaluación de las variables de medición electromagnética, que determinan el desarrollo del tiempo de la intensidad del campo magnético tangencial. El electroimán 4 y el sensor de la intensidad del campo magnético 6 están dispuestos, de acuerdo con el ejemplo de realización, debajo de la superficie de la banda metálica pasante a distancia predeterminada y, por lo tanto, con intersticio de aire con respecto a la superficie de la banda. El polo magnético 8 del electroimán 4 del tipo de yugo en forma de U y el sensor de la intensidad del campo magnético 6, que se encuentra entre los dos brazos de la U y, por lo tanto, entre los polos magnéticos 8, están dispuestos en el mismo plano. El electroimán 4 y el sensor del campo magnético 6 pueden formar una unidad de construcción que se puede subir y bajar por medio de un elevador, lo que no se muestra aquí.The figures represent a device, which it can be used in the process according to the invention, for non-contact measurement of flatness of metal bands 1 of ferromagnetic materials in the course of the lines Band or cold rolling train process. In the example of embodiment, between a finishing laminate frame 2 and a tension roller assembly 3 with tensile measurement of the band can be recognized an electromagnet 4, arranged below the surface of the pass-through metal band 1 at a distance default surface of the band, with a coil of excitation 5 for the control of the hysteresis curve of the band respective metal 1 and a field strength sensor magnetic 6 for magnetic field strength detection tangential. The magnetic field intensity sensor 6 is connected, as indicated only, in a switching circuit 7 for the evaluation of electromagnetic measurement variables, that determine the development of field intensity time Tangential magnetic The electromagnet 4 and the intensity sensor of the magnetic field 6 are arranged, according to the example of embodiment, below the surface of the through metal band at a predetermined distance and, therefore, with air gap with respect to the surface of the band. The magnetic pole 8 of electromagnet 4 of the U-shaped yoke type and the sensor of the magnetic field strength 6, which lies between the two arms of the U and, therefore, between the magnetic poles 8, are arranged in the same plane. The electromagnet 4 and the sensor of the magnetic field 6 can form a building unit that can be raised and lowered by means of an elevator, which is not shown here.
De acuerdo con el ejemplo de realización según la figura 2, varios electroimanes 4 y sensores de la intensidad del campo magnético 6 están dispuestos a distancias predeterminadas sobre la anchura de la banda metálica pasante 1. Pero de acuerdo con la figura 3 existe también la posibilidad de hacer atravesar un electroimán 4 y un sensor de la intensidad de campo 6 sobre la anchura de la banda. De acuerdo con la figura 4, también varios electroimanes 4 y sensores de la intensidad del campo magnético 6 pueden estar alineados en diferentes direcciones, por ejemplo, en la dirección longitudinal de la banda, en la dirección transversal de la banda y en la dirección diagonal de la banda y adicionalmente pueden atravesar. En ambos casos, la dirección transversal se indica por medio de flechas dobles.According to the embodiment according to Figure 2, several electromagnets 4 and intensity sensors of the magnetic field 6 are arranged at predetermined distances about the width of the through metal band 1. But okay with figure 3 there is also the possibility of crossing a electromagnet 4 and a field strength sensor 6 on the band width According to figure 4, also several electromagnets 4 and magnetic field strength sensors 6 they can be aligned in different directions, for example, in the longitudinal direction of the band, in the transverse direction of the band and in the diagonal direction of the band and additionally They can go through. In both cases, the transverse direction is Indicates by means of double arrows.
La figura 5 define la permeabilidad de la superposición \mu\Delta = \DeltaB/\DeltaH. La figura 6 permite reconocer una modificación de la permeabilidad de la superposición en función de la intensidad del campo magnético tangencial. A partir de esta modificación se calculan el máximo \mu_{\Delta max}, el valor H_{c\mu} correspondiente de la intensidad del campo magnético tangencial y el ensanchamiento de la curva de modificación con diferentes valores \DeltaH\mu como variables de medición electromagnética.Figure 5 defines the permeability of the superposition \ mu \ Delta = \ DeltaB / \ DeltaH. Figure 6 allows to recognize a change in the permeability of the overlap depending on the intensity of the magnetic field tangential. From this modification the maximum is calculated \ max \ Delta, the corresponding H_ {c \ mu} value of the intensity of the tangential magnetic field and the widening of the modification curve with different ΔH values as electromagnetic measurement variables.
De acuerdo con la figura 7, se posibilita un análisis de armónicos de la señal de tiempo de la intensidad de campo magnético tangencial. El campo magnético introducido experimenta a través de la interacción con el material de la banda unas desviaciones con respecto a un desarrollo en primer lugar sinusoidal temporal. Estas desviaciones se determinan por medio de análisis de Fourier de la señal de tiempo, para calcular el factor de distorsión no lineal K y la intensidad de campo coercitivo H_{co} como variables de medición electromagnéticas. A este respecto, se remite al documento EP 0 365 622.According to figure 7, a harmonic analysis of the intensity time signal of tangential magnetic field. The magnetic field introduced experience through interaction with the band's material some deviations from a development first temporary sinusoidal These deviations are determined by Fourier analysis of the time signal, to calculate the factor of nonlinear distortion K and coercive field strength H_ {co} as electromagnetic measurement variables. To this In this regard, reference is made to EP 0 365 622.
Por último, las curvas en las figuras 8 a 11 muestran la influencia de las tensiones mecánicas sobre las variables de medición electromagnética \DeltaH\mu, H_{c\mu}, H_{co} y K.Finally, the curves in figures 8 to 11 show the influence of mechanical stresses on electromagnetic measurement variables ΔH \ mu, H_ {c \ mu}, H_ {co} and K.
Claims (9)
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- se magnetiza la banda de material respectiva en un campo magnético de un excitador alimentado con una corriente alterna, siendo controlada la curva de histéresis de la banda metálica con la frecuencia de la corriente alterna, be magnetizes the respective material band in a magnetic field of an exciter powered by an alternating current, being controlled the hysteresis curve of the metal band with the alternating current frequency,
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- se detecta la intensidad del campo magnético tangencial generada a través del excitador con la ayuda de un sensor de la intensidad del campo magnético durante el control de la curva de histéresis, en el que: be detects the intensity of the tangential magnetic field generated at through the exciter with the help of a sensor of the intensity of the magnetic field during hysteresis curve control, in the that:
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- durante el control de la curva de histéresis se deriva una señal, cuyo desarrollo temporal está asociado al desarrollo temporal de la intensidad del campo magnético tangencial y se determina a partir del mismo, además during the control of the hysteresis curve a signal is derived, whose temporary development is associated with the temporary development of the intensity of the tangential magnetic field and is determined from of it, in addition
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- para la determinación de tensiones propias residuales longitudinales con la ayuda de la curva de histéresis se detectan modificaciones de la permeabilidad de la superposición (\mu\Delta = \DeltaB/\DeltaH) en función de la intensidad del campo magnético tangencial y se calculan como variables de medición, respectivamente, el máximo (\mu_{\Delta max}) de la permeabilidad de la superposición modificada, el valor (H_{c\mu}) correspondiente de la intensidad del campo magnético tangencial y/o el ensanchamiento de la curva de modificación de la permeabilidad de la superposición con diferentes valores (\DeltaH\mu) de la intensidad del campo magnético, for the determination of residual longitudinal tensions modifications are detected with the help of the hysteresis curve of the permeability of the superposition (\ Delta \ ΔB / ΔH) as a function of field strength Tangential magnetic and are calculated as measurement variables, respectively, the maximum (µΔmax) of the Modified overlap permeability, the value (H_ {c \ mu}) corresponding to the intensity of the tangential magnetic field and / or the widening of the permeability modification curve of the overlap with different values (ΔH) of the magnetic field strength,
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- en el que, además, para la determinación de las tensiones propias residuales longitudinales se calculan, con la ayuda de un análisis de armónicos de la señal de tiempo de la intensidad del campo magnético tangencial el factor de distorsión no lineal (K) y la intensidad de campo coercitivo (H_{co}) como otras variables de medición y luego in which, in addition, for the determination of own tensions Longitudinal residuals are calculated, with the help of an analysis harmonics of the field strength time signal tangential magnetic the nonlinear distortion factor (K) and the coercive field strength (H_ {co}) as other variables of measurement and then
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- con la ayuda de las modificaciones de estas variables de medición como función de las tensiones mecánicas se calcula al menos la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal de las tensiones longitudinales integradas sobre el espesor de la banda, y with the help of the modifications of these measurement variables as a function of mechanical stresses at least the distribution of the longitudinal and / or transverse tension of the longitudinal tensions integrated over the thickness of the band, Y
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- a partir de esta distribución de la tensión, se calculan la distribución de la tensión propia residual longitudinal correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ello en la banda metálica. to from this voltage distribution, the distribution of the longitudinal residual own tension corresponding and the lack of flatness that result from it in the metal band
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